本发明公开了一种制冷系统及其控制方法，涉及空调领域，解决了现有技术中在过渡季节或冬季冷量需求较低时，制冷系统的制冷主机将长期处于低负载运行状态，造成系统能效偏低，设备出现喘振甚至损坏的问题。该系统包括制冷主机、冷却塔、第一末端换热设备和第二末端换热设备，冷却塔内设置有第一蒸发冷却件和第二蒸发冷却件，制冷系统还形成有第一冷冻水循环回路、第二冷冻水循环回路、第三冷冻水循环回路、第一冷却水循环回路和第二冷却水循环回路。该系统在制冷需求较低时，关闭制冷主机，通过冷却塔内的双级蒸发冷却件提供中低温冷却水和降低冷冻水温度，从而可避免在过渡季节或冬季冷量需求较低时，制冷主机长期处于低负载运行的问题。